Opublikowano dnia 10 grudnia. 1959 r. ecAlitó POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 42627 ¦KI. 40:a,#7^ 49(0* Metallurgicól Processes Limited*) Bahamas, Wielka Brytania The National Smelting Company Limited Londyn, Wielka''Brytania Metallurgical DeveIopment Company Bahamas, Wielka Brytania Sposób przetapiania w piecach szybowych materialów zawierajacych cynk Patent trwa od dinia 11 grudnia 1958 r.Pieirwisizenstwo: 22 pazdziernika 1958 r. (Wielka Brytania). . ^róadazeik... tc|o^yczy . sjposobu (.^przetaipiiania r w .piejcacjh szybowych, inaterialów, zawierajacych Bcpzy .'przeitapianiu mateirialów cynkonos- nychr,z koksem w piecach szybowych. •v.. Ftzy przetapianiu materialów . cymkonosnyeh , rip..^tlenków, w piecu podmuchowym, o ile nie „zAajdi^je sie jjiuz wpostaci grudek, poddaje sie ^spiekaniu w celu.zaglomeirowania ich przed zala- , dc-waniem do pieca wraz z koksem i w razie potrzeby, z dodatkami, wytwaizajacymi zuzel, jajk .nip. wapno palone., _ , _;„..-. y . P;pcvcrzas przetapiania do pieca wdmuchuje sie _powietrze, a rpztopiciny _?uzel ^jest. doprowadzony ii dolu pieca; zwiazki cynku zostaja zredudowa- *} Wlasciciele patentu oswiadczyli, ze Wspóltwór¬ cami „wynalazku .sa John Lumsden i Patrick Alexander Tempest Keeping, ne wytwarzajac pary cynku, które odzyskuje <;i£ z mieszanki ich z gazami plecowymi w po¬ staci cy;nku metalicznego, tlenku cynku, pylu cynkowego itp.Gdy material cynkonosny zawiera dodatkowo dajacy sie, odzyskac olów, wówczas do wytapia¬ nia cyniku stosujesie piec przystopowany do prze¬ tapiania mieszalnego materialu , cynkowo-olowio- , W€l&9. w celu wytworzenia., niezaleznie od, wypar- rowanego cyniku, stopilonego inetaliczinego olowiu, który jest rozpuszczalny u idolu pieca irazem z roz¬ topionym zuzlem.. Tlenkowy material cyrikonostny . ladowany do pieca' podmuchowego moze pochodzic z wielu zródel. Glównym pierwotnym zródlem cynlcU jest mineral sfalaryt (siarczek cynku — ZpiS), .który wystepuje w mieszaninie z innymi maneralami i zostaje mniej Julb wiecej dokladnie oddzielonyprzez flotacje .pianowa allbo za pomoca innych metod wzbogacania. Koncentrat cyniku oddzielony w ten sposób zawiera zwykle zelazo (w postaci jednego z jego siarczków) jajko glówny drugi skladnik. Jednym z mineralów, z którymi sfa- leryt jest polaczony stanowi galena (siarczek olowiu PbS) i dlatego w koncentracie siarczku cynku znajduja 'sie jeszcze pewne nieduze ilosci siarczku olowiu. 'Koncentrat cynku otrzymuje sie w postaci imiialkLego proszku. Przed zaladowaniem •do pieca mieszanina siarczków powinna byc za¬ mieniona na mieszanine itlenków, w postaci za- glomerowanej. Jedna z metod dokonywania ta¬ kiej przemiany jest prazenie przy jednoczesnym spiekaniu tak, aby utlenic siarke na dwutlenek siarki* który moze byc uzyty do produkcji kwasu siarkowego., Innymi pierwotnymi zródlami cynku sa mi¬ neraly tlenkowe jak np: kalamin (weglan cynku — ZnC03) i willemit (ortickrzemian cynku — ZnjSi04). Ruda, o malej zawartosci cynku jest franklinit skladajacy sie z tlenków cynku, zelaza i manganu; wystepuje w polaczeniu z willemi- tem.Jednym z celów wynalazku jest polepszenie wydajnosci odzyskiwania cynku podczas przeta¬ piania materialów cynkonosnych np. tlenków w piecach hutniczych przez kontrolowanie skla¬ du chemicznego zuzla spuszczanego z pieca. !Po- dobmie jak przy przetapianiu innych metali nie¬ zelaznych, glównymi skladnikami zuzli zwykle otrzymywanych z pieców szybowych wytapiaja¬ cych cynk sa tlenek zelaza, wapno palone i krze¬ mionka. We wszystkich zawierajacych zelazo zu¬ zlach wytwarzanych w hutnictwie metali nie¬ zelaznych jest troche tlenku zelazowego, lecz w wiekszym sitopndu zelazo wystepuje w po¬ staci tlenku zelazawego (FeO) i przeto w ca¬ lym opisie zawartosc tlenków zelaza w zur zlu jest obliczana w postaci FeO. Jednym ze skla¬ dów chemicznych zuzla, który uwaza sie za wlasciwy, stosunki wagowe tlenku zelaza (FeO) do wapna palonego i krzemionki równe odpo¬ wiednio 1,0 :1,5 :1,5.Wynalazek dotyczy sposobu otrzymywania sto¬ sunkowo niskiej zawantoisci cynku w zuzlu spusz¬ czanym z pieca szybowego przy stosunkowo miiskim zuzyciu koksu przez wprowadzenie moz¬ liwie duzej ilosci tlenku glinowego do materia¬ lów wsadowych pieca, utrzymujac jednoczesnie ilosci wapna palonego i krzemionki w okreslo¬ nych granicach. Sklad chemiczny zuzla otrzymy¬ wanego z pieca jest w ten sposób kontrolowany ze wzgledu na zawartosci w nim tlenku glino¬ wego, wapna palonego i krzemionki.Przy przetapianiu cynku w piecu szybowym wedlug wynalazku, zelazo za wyjatkiem malych ilosci tworzacych czasami kamien zelazowy wy¬ stepuje w zuzlu w positaci tlenku zelaza. Metale latwiej ulegajace redukcji z ich tlenków niz zelazo (ntp. takie metale jak miedz, olów i cyna.) sa redukowane w piecu szybowym i nie wyste¬ puja w zuzlu w znacznych ilosciach. Metale trudniej ulegajace redukcji z ich tlenków niz zelazo (np. takie metale jak mangan i magnez) wystepuja w zuzlu w postaci tlenków. Skladni¬ kami tworzacymi zuzel sa: tlenek zelaza, wapno, krzemionka, -tlenek glinowy, tienek manganu i tlenek magnezu oraz tlenki innych metali', któ¬ re nie sa zredukowane w warunkach, wystepu¬ jacych przy przetapianiu cynku w piecu szybo¬ wym. Wynalazek pozwala na zastosowanie kon¬ trolowania ciezarów wzglednych glównych tlen¬ ków tworzacych zuzel, wprowadzonych do wsa¬ du, zwlaszcza zawartosci tlenku glinowego, wap¬ na, tlenku zelaza i krzemionki w odniesieniu do calkowitego ciezaru tlenków tworzacych zuzel.Przy danej ilosci tleaiku cynku w zuzhi otrzymy¬ wanym z pieca wynalazek wprowadza zatem, kon¬ trolowanie skladu tego zuzla ze wzgledu na jego zawartosci tlenku glinowego, wapna, tlenku ze¬ laza i krzemionki. W ten sposób mozna okreslic jednoznacznie wynalazek w zaleznosci od zawar¬ tosci w nim czterech skladników; tlenku glino¬ wego, wapna, tlenku zelaza i krzemionki w sto¬ sunku do ciezarni zuzla, tj. w stosunku do róz¬ nicy miedzy calkowitym ciezarem zuzla a cie¬ zarem zawartego w mim tlenku cynku.Cecha charakterystyczna zuzli, otrzymywanych przy sposobie wedlug wynalazku jest to, ze pierwsza faza stala, która powstaje przy chlodze¬ niu roztopionego zuzla, zawiera tlenek glinowy.Z iprzeprowadzonych badan za pomoca dyfrakcji promieni X nalezy sadzic, ze faza ta posiada cechy galenitu (2CaO, A1203 SlO^CaaAlsSiOy), lecz jest prawdopodobne, ze A1^D3 jest czescio¬ wo zastapiony przez Fe5i03 i ze faza efklada sie z roztworu stalego gelenitu (Ca2Al2 i SIO;) z melilitu (Ca2 Fe Si2 07).Wagowo sklad chemiczny gelenitu jest naste¬ pujacy: 40,9% CaO, 37,2% Al2 03, i 21,9% Si 02; odpowiednio sklad melilitu Ca2 Fe Si2 07 jest; 36,9% CaO, 23*6% FeO i 39,5% Si O,. Miesza¬ nina o równych ciezarach dwóch zwiazków za¬ wieralaby 38,9% CaO, 18,6% Al2 03, 11,8% FeO i 30,7% Si02; moze byc ona przyjeta jako typo* - 2 -wy sklad chemiczny roztworu stalego geleniitu i melilitu, który oddziela sie, przy czym sklad zuzla powinien byc taki, alby duza jego czesc mogla oddzielic sie dajac wlasnie itakd [roztwór staly. Nalezy przypuszczac, ze oddzielajaca sie czesc stala zawiera ttroche mniej tlenku zelaza, niz roztopiony zuzel, od którego oma oddziela ie, przez co idealnym skladem bylby taki, w którym zawartosc FeO jest troche wyzsza niz 11,8%, np. 16%. Ptrzy pozostalych skladnikach zacho¬ wujacych ten sam stosunek wzajemny daloby to idealny sklad chemiczny zuzla w postaci: 37,0% CaO, 17,7o/o Alj03, 16,0% Fea i 29,2% Sn02.Cecha chairakitearystyczna takiego zuzla melilito- gelendftowego jest stosunkowo wysoka tempera¬ tura topnienia.Pirzy wytapianiu cyniku w piecu szybowym jest pozadane mozliwie calkowite wyeldminowar nie cynjfcu z zuzla bez redukowania tlenku ze¬ laza, co by dialo zelazo metaliczne o wysokiej temperaturze topnienia i bez niewlasciwego po¬ wiekszania dlosci zuzytego ktoksu w stosunku do cynku wypaxxifukowanego. Stwierdzono, ze ten cel daje sie najlepiej osiagnac, jesli zuzel posia¬ da wysoka temperature wapiienia; bardziej szcze¬ gólowo — kiryterdum tego jest to,/ ze temparatu-a, w której wieksza czesc zuzla, lecz nie caly zuzel, zostaje roztopiona, plawiinna byc wysoka. Tem¬ peratura calkowdrtego roztopienia jest okreslona przez tworzenie sie, przy chlodzeniu zuzla po¬ nizej tej Jlempetratury, fazy stalej o skladzie rózniacyirn sie od skladu zuzla roztopionego.Zuzle otjrzymywane dotychczas przy iprocesach wytapiania cynku iy piecach szybowych, jak rów¬ niez zuzle otrzymywane w wiekszej czesci z in¬ nych niezelaznych procesów metalurgicznych, za¬ wieraly nie duzo tlenku glinowego, przy czym glównymi skladnikami byly wapno, krzemionka i tlenek zelaza. Ftezy takich zuzlach ternperaetujra calkowitego [roztopienia jest okreslona przez Iworzenie sie przy chlodzeniu niestechiometrycz- nego tlenku zelazawego FeO albo krzemianu, który jest zwykle stalym irozrworem Ca2 Si04 Fe2 S1O4. Zigodnie z wynikami badan wiele spo¬ sród szeregu skladów chemicznych zuzla uzy¬ wanych w hutnictwie metaJli niezelaznych, jak np. przy wyrtapianiu olowiu, nie nadaja sie do wyitapania cynku w piecach podmuchowych, po¬ niewaz temperatura roztopienia calkowitego zu¬ zla jest zbyt niska. W zuzlach tych tworzenie sie stalego roztworu Ca2 S1O4 i Fe2 Si04 okresla temperature roztopienia calkowitego.Wymieniony popraednio sklad zuzla, zalecany przy rx)przednkn sposobie {stosunki wagowe FeO: CaO: SiOo odpowiednio 1,0:1,5:1,5), daje sto¬ sunkowo wysoka temperature stopienia calko¬ witego. Faza stala okreslajaca temperaiture {roz¬ topienia zuzla moze byc albo metakrzemianem wapnia albo stalym roztworem Ca2 S104 bogatym w wapno.Koncentraty cynku zwykle zawieraja skale plonna, posiadajaca zelazo i czesto zawieraja krzemionke. Aiby otrzymac wyzej podany idealny sklad zuzla trzeba prawie zawsze dodac wapna palonego lub tlenku glinowego, a czasami byloby konieczne dodac krzemionki. Ptrzy okreslaniu do¬ puszczalnych zakresów skladu zuzla nde jest przeto konieczne uwazac za wskazane powieksze¬ nie zawartosci wapna palonego ponad 37% albo zawartosci tlenku glinowego ponad 17,7%, jak równiez nie jest konieczne zmniejszac zawartosci FeO ponizej 16%.Powinna byc wysitairczajaca ilosc skladników gelenitu (wapno, tlenek glinowy i krzemionka) dla zapewnienia odzielenia sie powaznej czesci zuzla w postaci wysokotoplawego melilitu. Wobec tego dla zawartosci wapna, tlenku glinowego i krzemionki powinny byc ustalone dolne gra¬ nice. Skoro tlenek glinowy jest skladnikiem cha- rakterystycznym powodujacym to, ze raczej me- lilit niz fla^emdan Ga^ S1O4) jest pdewsza faza, która oddziela sie, zasadnicze znaczenie posiada dolna granica za¬ wartosci tlenku glinowego. Zasadniczym czyn- iitiikiem okreslajacyim wyeliminowanie cynku, jest temperatura topnienia zuzla, lecz równiez wazne jest, zeby tlenek cynku nie byl zbyt mocno zwia¬ zany w zullu termodynamicznej tlenku cynku w zuzlu nie Ibyl zbyt niski). Obecnosc nadmiernych ilosci krze¬ mionki powodu to, ze tlenek cynku sltaje sie trud¬ niejszym do zredukowania z zuzla; dlatego nalezy ustalic górna granice dla zawartosci krzemionki.Obecnosc duzej ilosci wapna palonego czyni tle¬ nek cynku latwiejszym do redukowania z zuzla i neutralizuje dzialanie krzemionki, a zatem za¬ wartosci krzemionki, pozwalajace na zadowala¬ jaca eliminacje cynku przy wysokiej zawartosci wapna, nie dzialaja w ten sposób przy niskich zawartosciach wapna i przeto, górna gra¬ nica powinna byc ustalona dla zawartosci krzemionki w stosunku do zawartosci wapna.Z drugiej strony, zbyt wysoka zawartosc wapna palonego w stosunku do zawartosci krzernionki - 3 -powoduje, ze pumUct topnienia zuzla sitaje sdie nie¬ wlasciwie wysoki tak',' ze górna '.^airiiica powinna byc^ ustaionav dla' zawartosci wapna w^stbsuiriKu" do ^wartosci krzemionki. 9 ila je^.za^^l^.^^^zi^aza wystepuje two- rzenie^ sif la^jej^ tp^miejacago m^jltp, epnna ^anjea^ powjnnaj wjec. tyyc wtlaczana dja za¬ wartosci tlenku zelaza w zuzlu; powoduje to wjj?naczenieA dolnej^ granicy dla lacznej zawar¬ tosciwapgia- i k£zemionilDi.Wedlug, znanych sposobów, zuzycie wegla byip równe sumie 90,% ciezairai cynku, kitóiy ma byc, wypakowany i 20, % zuzla, który mial sie wytwo¬ rzyc. Przy ciezarze powstalego zuzla irównym cie- zairowi cynku, który ma byc wyparowany, zu¬ zycie' wegla wynosilo 110% riezairtu cynku do wyparowania. Brzy skladach zuzla, otrzy¬ mywanych zgodniie z wynalazkiem, "stwier¬ dzono, ze moze byc otrzymana dobra eliminacja c(nku!pirzy nmiejszyni zuzyciuvweg!a?iniz fto!byifó' ¦mozliwe "wedLiig ij^ojStiJzednle^ . Nizej podane' tabele plrzedsiiawiiajar rezultaty otrzymalne przy' uzyciu pieca s^boweto^tio^w^ tapiania 'cynfcti, pr2y 'czym"'ciezar ottó^manegb zuzla byl *''w 'zasadzie -równy""ciezaTowi \ cyinter wyparowanego," ilosc zas Stódksdi wjtósila l,t'cie¬ zairai cynku 'wyiparowanegb.^Koks 'zawieral' 8^/d" wegla,' tak" ze zuzycie; w^gla wnosilo 90b/o cfigp zairu' cynku wyiperowaniegó." Wj^hiki sa zestówió1- ne w zaleznosci ód w^aistajacych wlelkó&T'za¬ wartosci iflenku' glinbwe-gó.'' Wycnodzac %''Irze-* czywLstych ainaldz1 zuzla 'ófoliczoW ansldizy dla zuzla nie posiadajacego cynku na tej podstawie", ze ciezar zuzla, woliiegov od"' zawafrtosSi ^hlku, jest mniejszy ód dezatfu ^zuzia^ a^ec^JJ^wigliego^ o ciezair zawambego tlenku cynku (l,M5"'razy ci^ zar'zawartego cyinku). 1 Zuzel rzeczywisty °/o lj : ' 1 Al203 ¦5.7 5.9 \ 6.2 L M I 6.7 U e:6 ! 6.9 | 7.0 [ 7.3 f 7.7 7.3 1 74 1 7.8 [ 1$ \ 8.4 3.7 1 8 1 f 8.2 8.4 a.9 | 8.7 6.9 f 9.t 1 9.5 1 91 9.2 9.3 9.2 .3? 10.0 1 10.0 f 10.3 10.6 10.6 u.o ii hi f i CaO •^29.7 28.2 31.4 [ 23.2 29.4 &\i 29.1 29.5 304 2818 ; 21.5 27.0 25.4 23.6 24.0 31.8 3^3 . 24.4 24.4 22:6 29.3 22.8 23.3 25.9 31.6 241 22.4 24. fc 23.0' 27.5 24.4 24.8 24.8 31.3 30.1 32-? 32.7 i jji 1 Si02 19:5 20.0 : 20:8 , 21.5 2(J.9 26:4 20.1 t 2Q,4 20.3 19.3 19 8 17-7 19.2, 20.2 207 23.4 24.4 28.3 20.9 i 22:2 22.2 23,1 25 5 23.6 ?4.3 24 8 24.9 25.5 27.4 21.9 26.4 23:9 2S? 23.? 26:1 246 25.3 Fe9 22:ó [ 22.1 : 20.9 2,8.?, 21.51 21.4 1 2Ó.4 20.4 20.1 24.0 2r7.2 24.0 23.1 27.7 26.8 22.6 t 21.8, 20.7 27.5 26.8 23.1 27.5 28.S 26.7 21.5 , 27.3 29.0 28.1 23.9 30 7 2S.7 29.9 22.9 2 U 2111 19.8 18:3 Zn 12.2 1 12.9 j 9,9 10.1 9.5 8.0 12.2 : U,2 10.8 9.4 11.4 11.5 11.8 10.7 9.4 54 44 10.5 9.4 8.9 5.3 7.8 5.9 5.0 1.5 , 5.5 4.9 [ 4.0 7.5 4.5 [ 3.1 4.8 5.1 3.4 2.5 3.9 1 1.6 Zuzel ujolnu ^sr *i 7.0 '" 1$ 7.3; 7,5, 7 6 7.8 8.fr 8.1 8.3 . 8.4 8:5 8.7 92 8.$ 9.Ó' 9.*2 9,3 9.3 9.4 9.5 9.6 9.6 9.7 9:7 9.8 ?.8 • *.* 10.2 10:2 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 JM' 11.2 \ $*k \ 35,0 3a.6f 1 35* f 26.5* < 33.3: ¦ WA 34.3 34:3' 35,2 32.6 2S.1 31.5 29.8 ?7r? 27.2 34.1 1 32.1 29.1 27.6 25.4( 31.4 25.6 , 25.2 27.6 32.2 t 253 23.9 25.5 28:1 29:1 254 26.4 2fe.S 32.9 3w ?4.2 \ 33.4 od cynku »P? »A . ?M J M f 24.« 2&I 23./ 23.7 23v4 ^ 21.9, ^3.V 20.^ 22.5 1 ?3.3, 23.4 is:i 25:8 • 33.6 23.7 ' 25.0 23:8 2M ^7.5 25.2 24.8 ?6.6 26.6 26.9 29J 23 2 1 29.0 \ ??•? 2'7.l 24.1 ?^.9 ?5.9 25.8 % \ i 2^°, ¦ u 32.3 I 24,4 l r 2?«( j 24.1 2i:l \ 2^.2 l r MA 1 31.9 2f«.5 [ 2T.t 31.9 1 30.4 2$.i 23.1f 23.8 31.? 30.t 24.8 30,9 3Q.8 28.5 21.^ 29.3 3Q.9 27.t 26:i 32.5 ?7.9 2i& 22.0 2}A 1 18.7 | - 4 -=¦te l 10.3 r Mó f vdj 10# L ws [ u.i p tótir P 10;9 . i 11,2 L 11.2 r n.r 1* m* k M.a R 1?r& u te* fUltt \ 1*2.5' 12.9 Zuzel rzeczywisty •/• CaÓ" 33.4 1&9 22.2* : 2*fr i 211 25.9 « 2&51 : 21$' : 23.3 , 2S.I stsr * 2KIL i 2fr.2? ?7-21 ft tf : zfczr 25il . 25.7 ( 21.8 25 5" »A- ; 2&7 27.1 "' 21.6 Sfte'- : 2&6 25.5 27.6 v 267 t 2S.4 s 2«7# / 24,7 *'.i£i *¦ 2$# L 2«3- 24.7 5 2*9 '" FeÓ " 20.4 2Sft 1 26.lV } 24.* , 26.6 1 i9.4 ' Mtf 30.2* 27.8 25'i8f ' 2£tf i 29t3 24.6- , 2i9 2sr ftW l 2*.7r L 25.2 1 S3:tf V Zn t 3.9 f; 3.0 5.3 4.3 ., 5.7 " 3.7 ••'' ¦ 4.4 5 5.5 ) 3.3 4.7 : 4.3 i 6.9 ¦ . 6.0 2.9 4.7 t 3.4 - 4.8 4.7 c 4.7 l Zuzel wolnu 1 A1203 I 11.3 i H.4 11.5 11.5 1M.6 i 11.6' 11.6 11.7 Itf k lil;.9 12.5 12.5 fó.tf ' I&t 13.2 13.2 13.3* 13.7, 1 t4.4 p CaO 35.1 o- 27.9 23.8 25.4 * 22:7 27.2 28.0 23.5 24.3 24i5f 24.4 23.1 ; 25. r < 2&£ 27.4 , 27.5 «.r 27.3 1 30.6 | od cynku Si02 22.9 26.5^ 29.3 28.2 ¦¦¦ 39.2* { 22,6. 26.2 25.3 : M6' < 29:3» 28.2 28.2 30.1 t 25.6 25.9 24.6 1 30.1* 1 r 26u2 ( 24.4- 1 Vi. 1 FeO ^--^ij.r . 1 21.5 26.3* i 28.0 { 2fc.fr- < 286* 30.8 26.8 32.4^ 29.(£ : 27.4 . ^3, .' 32.f [ 26.ff : 24,© l Ph \ 29.a 1 26.3^ , 26h8 I 2-5:3 | Wymalazek dotyczy równdez sposobu przeta¬ piania" ma^ia^qw- cynkonosnych w piecach szy¬ bowych, wedjug którego w ajrzymaaiym zuzlu, przeiiozonyim na pc<$stawae ciezarTr^zjazjLa-wolflie- gtf 0wl' cyintku, zgwairltosc "tleankiu glin.owe5go 4^^ nie nimdtójsza cndzv$,7%\T1inie wie^a niz i7»T%, ZS#aiitbsc wapna jpaTtfnffflo -jest mie num^i^za niz 22,0% i nie wieksza nl^30^0%, zawiaptosc: ^irze- niiankl, je&t nie n?iiidejs25aJ^^J^^l;,0^'^^8^ aiiz QA°/q, sunia za^pwtjc^s, ^?S»*a jc^alioffjego i; iSsrzemlpnJci jest nqe in^ej^zaJ^J^^j^© nae-^rzelkracza cie^airu proipe^lwnyegp wajma wie- cej niz o 7,0%, ciezair puTOceiiitowy wapna nie pirzekiraciza dezairu ,pax)cen!tkD(wego kraemaoinlki wiecej niz o 13,0% i zawantosc tLenku zelaiza wieksza truiz 34,0%.Na przyklad jprzy typowymi zuzlu, zawieraja¬ cymi 4,Q% cynku (5,0% tlenku cynku), wamuinki te oznaczaja, ze w;zuz]iu irzeczywist3TO/85awarifiOSc tlenku glinowego jest nie mniejsza niz 9,2% 1 nie wieksza niz 16,8%, zawartosc wapna palo- nego jest nie mniejsza niz 21,0% i nie wieksza niz 34,2%, eaawao^osc ferzemionkii jest nie mniej- sza niz r9,G%riViie-wieksza ini^^2^4%, suma za¬ wartosci wapna palonego i krzemionki jest nie mniejsza niz 44,6% i nie wieksza niz 60,8%, ciezar procentowy lorzemionki nie przekracza ciezaru procentowego wapna palonego wiecej niz 6,6%, ciezair procentowy wapna palonego nie przekra¬ cza ciezaru procentowego krzemionki wiecej niz o 12,4% d zawartosc tlenku zelaza (FeO) jest nie mniejsza niz 1©,2%~ 1 nie wieksza niz 32,3%.Zawartosc wapna i%krzemionki w odniesieniu do calkowitej ilosci tlenków (tworzacych zuzel, moze byc odpowiednio' przedstawiona graficznie tak, jak na rysunku; Osiem ograniczajacych od¬ cinków linid przedstawionego wieloboku ABCDE FGHA odpowiadaja* nastepujacym osmiiu war- tosciom: Odcinek AB: (% Cao+ % 6AO2) jest nie mniejszy . '¦!!*¦:« ,, BC: % Sa02 jes-t nie mniejszy niz 20 niz^ 13^ „ DE: ^CaO jest nie wiekszy niz 36 EPr W^CaO +^oSie2)"jfifit nic-wielksay nia 64 - FG: %^Si02 jest nie wiekszy niz SI GH: (%$i!02 r,= WCaOJ-jest-nie-wiekszy „ HA: %fGaO jest nie mniejszy niz 22 Dodatkowo dochodza nastepujace dalsze re¬ strykcje^ Procentowa zawantoec FeO jest nie mniejsza niz. 1C._ „ „ FeO jest Aje " wieksza niz 34 „ Alj03 Jest nd« mniejsza niz 9,7 „ AlyOj jest nie wiekaBa niz 17,7 ^ 5 -W obrebie itych wamtosci ©randcznych, wyjatko¬ wo dobra eliminacje {wydzielenie) cynku otrzy¬ muje sie przez zastosowanie nastepujacych dal¬ szych ograniczen, które sa uwidocznione na ry¬ sunku: Odcinek IK: (% OaO + % Si02) jest nie mniej- , szy ndz 50 „ KC: % SriOs jest nie mniejszy ndz 20 OD: PLPublished on December 10. 1959 ecAlitó OF THE POLISH PEOPLE'S REPUBLIC PATENT DESCRIPTION No. 42627 ¦KI. 40: a, # 7 ^ 49 (0 * Metallurgicól Processes Limited *) Bahamas, United Kingdom The National Smelting Company Limited London, United Kingdom Metallurgical Development Company Bahamas, United Kingdom Method of smelting zinc-containing materials in shaft furnaces The patent lasts from dinia December 11, 1958 Penitence: October 22, 1958 (Great Britain). . ^ Różadazeik ... tc | o ^ wishes. sjposobu (. ^ fusing of shafts, and materials containing Bcbp, 'smelting of zinc-resistant materials, with coke in shaft furnaces. • v .. Ftzing of materials, rip .. ^ oxides, if they are not "eaten" already in the form of lumps, they are ^ sintered in order to agglomerate them before pouring, putting them into the furnace with coke and, if necessary, with additives that form a zel, egg, e.g. quicklime., _ , _; "..-. Y. P; air is blown into the furnace, and the melting furnace is blown into the furnace, and it is brought to the bottom of the furnace; zinc compounds are being reduced- *} The patent holders have declared that the co-authors of the invention .sa John Lumsden and Patrick Alexander Tempest Keeping, not producing zinc vapors, which he recovers from a mixture of them with back gas in the form of metallic oxide, zinc oxide, zinc dust, etc., when the zinc-bearing material additionally contains , recover lead, then melt c Yniku uses a furnace designed to melt the miscible material, zinc-lead, W € l & 9. in order to produce, independently of the evaporated cynic, a molten non-metallic lead which is soluble in the furnace idol and together with the molten metal. Oxide cyricoid material. The load charged to the blast furnace can come from many sources. The main primary source of cinlcU is the mineral sphalarite (zinc sulphide - ZpiS), which occurs in a mixture with other minerals and remains less Julb more thoroughly separated by allbo foam flotation by other enrichment methods. The cynic concentrate separated in this way usually contains iron (in the form of one of its sulphides), the egg, the main second component. One of the minerals with which sphalerite is linked is galena (PbS lead sulphide) and therefore some small amounts of lead sulphide are still present in the zinc sulphide concentrate. The zinc concentrate is obtained in the form of the first name of a powder. Prior to loading into the furnace, the sulphide mixture should be changed to an itoxide mixture in an agglomerated form. One method of making this transformation is roasting while sintering so as to oxidize the sulfur to sulfur dioxide, which can be used to produce sulfuric acid. Other primary sources of zinc are oxide minerals such as calamine (zinc carbonate - ZnCO 3). ) and willemite (zinc orthic silicate - ZnjSi04). The ore, low in zinc, is a franklinite consisting of oxides of zinc, iron and manganese; it is used in conjunction with willemite. One of the aims of the invention is to improve the zinc recovery efficiency during the remelting of zinc bearing materials, eg oxides in blast furnaces, by controlling the chemical composition of the slag discharged from the furnace. Similar to the smelting of other non-ferrous metals, the main components of the slags commonly obtained from zinc-smelting shaft furnaces are iron oxide, quicklime and silica. In all iron-containing scrap produced in non-ferrous metallurgy there is some iron oxide, but in the larger sitopnd iron is in the form of iron oxide (FeO) and therefore throughout the description the iron oxide content in the iron is calculated in FeO form. One of the chemical components of the slag which is considered to be proper is the weight ratios of iron oxide (FeO) to quicklime and silica equal to 1.0: 1.5: 1.5, respectively. The invention relates to a method of obtaining relatively low zinc content in the slag being discharged from the shaft furnace with relatively low coke consumption by introducing as much alumina as possible into the furnace feed, while keeping the amounts of quicklime and silica within specified limits. The chemical composition of the slag obtained from the furnace is thus controlled with regard to the content of alumina, quicklime and silica in it. When melting zinc in a shaft furnace according to the invention, the iron, except for small amounts, sometimes forming iron stone, collapses. in the form of iron oxide. Metals which are easier to reduce from their oxides than iron (eg metals such as copper, lead and tin) are reduced in the shaft furnace and are not present in the slag in significant amounts. Metals that are more difficult to reduce from their oxides than iron (e.g. metals such as manganese and magnesium) are present in the metal as oxides. The components for forming the zell are: iron oxide, lime, silica, alumina, manganese oxide and magnesium oxide, and other metal oxides which are not reduced under the conditions of zinc melting in a shaft furnace. The invention makes it possible to use the control of the relative weights of the main ridge-forming oxides incorporated into the feed, in particular the contents of alumina, calcium, iron oxide and silica with respect to the total weight of the iron-forming oxides. For a given amount of zinc oxide in the feed, The invention thus introduces the control of the composition of this slag with respect to its content of alumina, lime, iron oxide and silica. In this way, the invention can be unequivocally defined according to the content of the four components therein; of alumina, lime, iron oxide and silica in relation to the weight of the slag, ie in relation to the difference between the total weight of the slag and the slurry contained in the zinc oxide of the mime. The characteristic feature of the slag obtained by the method according to the invention it is that the first solid phase, which is formed during the cooling of the molten metal, contains alumina. From the X-ray diffraction tests it should be assumed that this phase has the characteristics of galenite (2CaO, A1203SLO ^ CaaAlsSiOy), but it is likely that A1 ^ D3 is partially replaced by Fe5iO3 and that the ephase consists of a solution of solid gelenite (Ca2Al2 and SiO;) of melilite (Ca2 Fe Si2 07). By weight, the chemical composition of the gelenite is as follows: 40.9% CaO , 37.2% Al2 03, and 21.9% Si 02; suitably the composition of the melilite Ca2 Fe Si2 07 is; 36.9% CaO, 23 * 6% FeO, and 39.5% SiO ,. A mixture of equal weights of the two compounds would contain 38.9% CaO, 18.6% Al203, 11.8% FeO and 30.7% SiO2; it can be taken as a typo * - 2nd chemical composition of a solid geleniite and melilite solution that separates, and the composition of the slug should be such that a large part of it can separate into just and so [a solid solution. It should be assumed that the separating solid contains a little less iron oxide than the molten zuzel from which the oma separates and, so the ideal composition would be one in which the FeO content is slightly higher than 11.8%, e.g. 16%. With the remaining components maintaining the same ratio, it would be an ideal chemical composition of the component in the form of: 37.0% CaO, 17.7% AljO3, 16.0% Fea and 29.2% SnO2. When smelting cynic in a shaft furnace, it is desirable to completely remove the tin from the iron without reducing the iron oxide, which would be a metallic iron with a high melting point and without improperly increasing the length of the used metal. in relation to exaggerated zinc. It has been found that this aim is best achieved when the slag has a high limestone temperature; more specifically, the cryterdum of this is that the temperature at which most of the knot, but not all of the knot, is melted, and must be high. The temperature of complete melting is determined by the formation, on cooling of the slag below this Jlempetrature, of a solid phase with a composition different from that of the melt slug. Badly observed so far in zinc smelting processes and shaft furnaces, as well as obtained in a fairly bad way. parts from other non-ferrous metallurgical processes did not contain much alumina, the main components being lime, silica and iron oxide. The phthesis of such total melt ternperaetujra is determined by the formation of non-stoichiometric ferric oxide FeO or silicate, which is usually a solid Ca2 SiO4 Fe2 S1O4 solution, during cooling. According to the results of the research, many of the many chemical compositions of the slag used in the metallurgy of non-ferrous metals, such as lead smelting, are not suitable for zinc melting in blast furnaces, because the total slag melting temperature is too low. In these slides, the formation of a solid solution of Ca2 S1O4 and Fe2 Si04 determines the total melting temperature. The previously mentioned composition of the slag, recommended for rx), for the method (weight ratios FeO: CaO: SiOo 1.0: 1.5: 1.5, respectively), gives a relatively high overall melting temperature. The solid phase that determines the tempera ture may be either calcium metasilicate or a calcium rich solid Ca2 S104 solution. Zinc concentrates usually contain a yield rock having iron and often contain silica. In order to obtain the ideal composition of the screed above, it is almost always necessary to add quicklime or alumina, and sometimes it would be necessary to add silica. In determining the permissible ranges of the composition of the slag, it is therefore necessary to consider it desirable to increase the quicklime content to more than 37% or to the alumina content to more than 17.7%, and it is not necessary to reduce the FeO content to less than 16%. gelenite components (lime, alumina and silica) to ensure the separation of a substantial part of the slag in the form of highly melting melilite. Therefore, lower limits should be established for the content of lime, alumina and silica. Since alumina is a characteristic component that makes the mililite rather than the flail (Ga (S1O4)) the first phase to separate, the lower limit of the alumina content is essential. The primary factor determining the elimination of zinc is the melting point of the slag, but it is also important that the zinc oxide is not too strongly bound to the thermodynamic slug of the zinc oxide in the slag and is not too low). The presence of excessive amounts of silica makes the zinc oxide salt more difficult to reduce from the slag; therefore an upper limit should be set for the silica content. The presence of a large amount of quicklime makes the zinc oxide easier to reduce from the slag and neutralizes the action of the silica, and therefore the silica content, which allows satisfactory zinc elimination with a high calcium content, does not work. in this way, at low lime contents and therefore an upper limit should be set for the silica content in relation to the lime content. On the other hand, too high a quicklime content in relation to the silica content - 3 - causes the melting pumUct of the sieve not actually high so 'that the top'. ^ airiiica should be set for 'the content of lime in stbsuiriKu' to the value of silica. 9 how many of them are ^^ l ^. ^^^ z ^ aza is present the creation of a sif la ^ her ^ tp, having some, e, e, e, y, e, y, y, y, y, y, t is added to the iron oxide content in the slag; this results in a lower limit for the total content of the cap zemionil According to the known methods, the consumption of carbon was equal to a total of 90% of the weight of zinc, the putty to be unpacked and 20% of the waste that was to be produced. With the weight of the formed zinc equal to that of the zinc to be evaporated, the consumption of carbon was 110% of the zinc riezairt for evaporation. With the composition of the zuzla obtained in accordance with the invention, "it has been found that a good elimination of c can be obtained (nku! Pirzy nmiejszyni zuzycievweg! A? Iniz fto! Byifó" possible "according to the table and the table below. plrzedsiiawiiajar the results obtained with the use of the furnace are ^ boweto ^ tio ^ w ^ tapiania 'cynfcti, pr2y' what "'the weight ottó ^ manegb zuzla was *' 'essentially' equal to" "the weight of the evaporated," the number of Stódksdi wjtósil I, the tart of zinc 'steamed up'. 'Coke' contained '8 ^ / d' of carbon, 'yes' to consumption; coal made 90% of the plume of zinc to erode the tops.' in dependence on w ^ aubergy wlelkó & T'za¬ values andoxide 'alinbwe-up.' 'Extracting%' 'Ir- * wLstych ainaldz1' zuzla 'zuzla without zinc on the basis of' 'that the burden of evil ZawafrtosSi ^ hlku, there is a smaller force of disatf ^ zuzia ^ a ^ ec ^ JJ ^ wigli ^ by the weight of the impaired zinc oxide (l, M5 "'times ci ^ contained cyin). 1 Real Zuzel ° / o lj: '1 Al203 ¦5.7 5.9 \ 6.2 L M I 6.7 U e: 6! 6.9 | 7.0 [7.3 f 7.7 7.3 1 74 1 7.8 [$ 1 \ 8.4 3.7 1 8 1 f 8.2 8.4 a.9 | 8.7 6.9 f 9.t 1 9.5 1 91 9.2 9.3 9.2 .3? 10.0 1 10.0 f 10.3 10.6 10.6 u.o ii hi f i CaO • ^ 29.7 28.2 31.4 [23.2 29.4 & \ i 29.1 29.5 304 2818; 21.5 27.0 25.4 23.6 24.0 31.8 3 ^ 3. 24.4 24.4 22: 6 29.3 22.8 23.3 25.9 31.6 241 22.4 24.fc 23.0 '27.5 24.4 24.8 24.8 31.3 30.1 32-? 32.7 i jji 1 Si02 19: 5 20.0: 20: 8, 21.5 2 (J.9 26: 4 20.1 t 2Q, 4 20.3 19.3 19 8 17-7 19.2, 20.2 207 23.4 24.4 28.3 20.9 and 22: 2 22.2 23, 1 25 5 23.6? 4.3 24 8 24.9 25.5 27.4 21.9 26.4 23: 9 2S? 23.? 26: 1 246 25.3 Fe9 22: ó [22.1: 20.9 2.8.?, 21.51 21.4 1 2 .4 20.4 20.1 24.0 2r7 .2 24.0 23.1 27.7 26.8 22.6 t 21.8, 20.7 27.5 26.8 23.1 27.5 28.S 26.7 21.5, 27.3 29.0 28.1 23.9 30 7 2S.7 29.9 22.9 2 U 2111 19.8 18: 3 Zn 12.2 1 12.9 j 9.9 10.1 9.5 8.0 12.2: U, 2 10.8 9.4 11.4 11.5 11.8 10.7 9.4 54 44 10.5 9.4 8.9 5.3 7.8 5.9 5.0 1.5, 5.5 4.9 [4.0 7.5 4.5 [3.1 4.8 5.1 3.4 2.5 3.9 1 1.6 Zuzel ujolnu ^ sr * i 7.0 '"1 $ 7.3 ; 7.5, 7 6 7.8 8.fr 8.1 8.3. 8.4 8: 5 8.7 92 8. $ 9.Ó '9. * 2 9.3 9.3 9.4 9.5 9.6 9.6 9.7 9: 7 9.8? .8 • *. * 10.2 10: 2 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 JM '11.2 \ $ * k \ 35.0 3a.6f 1 35 * f 26.5 * <33.3: ¦ WA 34.3 34: 3' 35.2 32.6 2S.1 31.5 29.8? 7r? 27.2 34.1 1 32.1 29.1 27.6 25.4 (31.4 25.6, 25.2 27.6 32.2 t 253 23.9 25.5 28: 1 29: 1 254 26.4 2fe.S 32.9 3w? 4.2 \ 33.4 from zinc »P?» A.? MJM f 24. «2 & I 23./ 23.7 23v4 ^ 21.9, ^ 3.V 20. ^ 22.5 1? 3.3, 23.4 is: i 25: 8 • 33.6 23.7 '25.0 23: 8 2M ^ 7.5 25.2 24.8? 6.6 26.6 26.9 29J 23 2 1 29.0 \ ?? •? 2'7.l 24.1? ^. 9? 5.9 25.8% \ i 2 ^ °, ¦ u 32.3 I 24.4 lr 2? «(J 24.1 2i: l \ 2 ^ .2 lh MA 1 31.9 2f« .5 [2T.t 31.9 1 30.4 2 $ .i 23.1f 23.8 31.? 30.t 24.8 30.9 3Q.8 28.5 21. ^ 29.3 3Q.9 27.t 26: i 32.5? 7.9 2i & 22.0 2} A 1 18.7 | - 4 - = ¦te l 10.3 r Mó f vdj 10 # L ws [ui p tótir P 10; 9. And 11.2 L 11.2 r No.1 * m * k Ma R 1? R & u te * fUltt \ 1 * 2.5 '12.9 Real Zuzel • / • CaÓ "33.4 1 & 9 22.2 *: 2 * fr and 211 25.9« 2 & 51: 21 $': 23.3, 2S.I stsr * 2KIL and 2fr.2?? 7-21 ft tf: zfczr 25il. 25.7 (21.8 25 5 "» A-; 2 & 7 27.1 "'21.6 Sfte'-: 2 & 6 25.5 27.6 v 267 t 2S.4 s 2« 7 # / 24.7 *'. i £ i * ¦ 2 $ # L 2 «3- 24.7 5 2 * 9 '" FeÓ "20.4 2Sft 1 26.lV} 24. *, 26.6 1 i9.4' Mtf 30.2 * 27.8 25'i8f '2 £ tf i 29t3 24.6-, 2i9 2sr ftW l 2 * .7r L 25.2 1 S3: tf V Zn t 3.9 f; 3.0 5.3 4.3., 5.7 "3.7 •• '' ¦ 4.4 5 5.5) 3.3 4.7: 4.3 and 6.9 ¦. 6.0 2.9 4.7 t 3.4 - 4.8 4.7 c 4.7 l Zuzel slow 1 A1203 I 11.3 i H.4 11.5 11.5 1M.6 i 11.6 '11.6 11.7 Itf k lil; .9 12.5 12.5 fó.tf' I & t 13.2 13.2 13.3 * 13.7, 1 t4.4 p CaO 35.1 o- 27 .9 23.8 25.4 * 22: 7 27.2 28.0 23.5 24.3 24i5f 24.4 23.1; 25. r <2 & £ 27.4, 27.5 «. R 27.3 1 30.6 | from zinc SiO2 22.9 26.5 ^ 29.3 28.2 ¦¦¦ 39.2 * {22.6. 26.2 25.3: M6 '<29: 3 »28.2 28.2 30.1 t 25.6 25.9 24.6 1 30.1 * 1 r 26u2 (24.4- 1 Vi. 1 FeO ^ - ^ ij.r. 1 21.5 26.3 * i 28.0 {2fc.fr- <286 * 30.8 26.8 32.4 ^ 29. (£: 27.4. ^ 3,. '32.f [26.ff: 24, © l Ph \ 29.a 1 26.3 ^, 26h8 I 2-5: 3 | Invention concerns also the method of remelting "zinc-bearing material in shaft furnaces, according to which, in an unimpeded slack, transferred to a pc. ^ not nimdtójsza cndzv $, 7% \ T1inie nie ^ a than i7 »T%, ZS # aiitbsc lime jpaTtfnffflo -it is num ^ i ^ for than 22.0% and not greater than nl ^ 30 ^ 0%, haphazard: ^ irze-niiankl, je & t not n? iiidejs25aJ ^^ J ^^ l;, 0 ^ '^^ 8 ^ aiiz QA ° / q, bitch for ^ pwtjc ^ s, ^? S »* a jc ^ alioffjego i; iSsrzemlpnJci is nqe in ^ ej ^ zaJ ^ J ^^ j ^ © nae- ^ rzelkraccie ^ airu proipe ^ lwnyegp lease more than 7.0%, puTOceiiit weight of lime does not pirate deair, pax) price! tkD (wegooinlki more than by 13.0% and the oxygen content iron a greater poison of 34.0%. With typical consumption, containing 4.Q% zinc (5.0% zinc oxide), these vamuins mean that the actual wear and tear of alumina is not less than 9.2% 1 not more than 16, 8%, the content of quicklime is not less than 21.0% and not more than 34.2%, eaawao ^ osc of ferzemionkii is not less than r9, G% riViie-greater ini ^^ 2 ^ 4%, the sum of the quicklime and silica content is not less than 44.6% and not more than 60.8%, the percentage weight of silica does not exceed the percentage of quicklime more than 6.6%, the percentage weight of quicklime does not exceed the weight percentage of silica more than 12.4% d, the content of iron oxide (FeO) is not less than 1, 2% ~ 1, not more than 32.3%. The content of lime and% silica in relation to the total amount of oxides (forming a slag, can be suitably 'displayed graphically as shown in the figure; The eight limiting lines of the linid of the polygon ABCDE FGHA shown correspond to the following eight values: Segment AB: (% Cao +% 6AO2) is not less. '¦ !! * ¦: «,, BC:% Sa02 is -t not less than 20 than ^ 13 ^" DE: ^ CaO is not greater than 36 EPr W ^ CaO + ^ oSie2) "jfifit nothing-greatsaynia 64 - FG:% ^ Si02 is not greater than SI GH: (% $ i! 02 r, = WCaOJ-is-not-greater "HA:% fGaO is not less than 22 In addition, the following further restrictions apply ^ Percentage of FeO inhibition is not less than 1C._ "FeO is Aje" greater than 34 "AlyOj is nd" less than 9.7 "AlyOj is not older than 17.7 ^ 5 - Within these dating values, exceptionally good the elimination of zinc is obtained by applying the following further restrictions, which are shown in the figure: Segment IK: (% OaO +% SiO2) is not less than 50 KC:% SriOs is not less Sun 20 FROM: PL